猕猴体细胞核移植影响因素的研究：着床前胚胎表观遗传重编程和供体细胞周期同步化

体细胞核移植（somatic cell nuclear transfer）克隆技术的成功，特别 是运用终末分化的淋巴细胞和嗅觉神经元细胞成功克隆出小鼠，证实了分化的体 细胞核潜在的发育全能性。该技术已经在多个物种上成功地得到克隆后代，在转 基因动物、基因敲除动物和疾病模型动物生产中也得到成功应用，在结合干细胞 技术的治疗性克隆和再生医学方面也取得了初步成果，展现出了具有深远意义的 应用前景。但是，目前该领域仍然存在着很多急待解决的重要问题：克隆成功率 低，克隆胚和克隆动物经常呈现发育异常，妊娠和出生前后的高死亡率。对哺乳 动物早期胚胎发育过程中DNA 甲基化、组蛋白修饰等表观遗传重编程 （epigenetic reprogramming）机制的深入了解，有助于研究体细胞核在去核卵 母细胞中的表观遗传重编程事件，进而改善克隆胚重编程效率和发育能力。 猕猴是一种重要的实验动物，在人类疾病模型和生物医药研究中有重要的意 义。本研究主要围绕猕猴体细胞克隆胚胎早期发育过程中的表观遗传重编程事件 和核移植前体细胞同步化处理这两方面展开。1），首次详细地了描绘了猕猴着床 前胚胎发育过程中整体水平的DNA 甲基化表观遗传重编程事件，研究发现在受精 卵中父本基因组形成原核后迅速地发生了去甲基化，在2 细胞期后的卵裂过程 中，母本基因组才开始逐渐地去甲基化，到桑葚胚达到最低水平，然后开始重新 （de novo）甲基化,到囊胚期时形成不对称的甲基化模式，滋养外胚层（TE）呈 现高甲基化状态，而内细胞团（ICM）呈现低甲基化状态,这一不对称模式可能是 灵长类动物特有的，其他哺乳动物呈现正好相反的不对称模式。2），研究发现， 大多数猕猴克隆胚胎的DNA 甲基化重编程存在异常,效率低。很多2 细胞期克隆 胚（67%）和8 细胞期克隆胚（50%）的核DNA 甲基化水平显著高于对应的体 外受精胚，8 细胞克隆胚之间呈现多种不同的表观遗传特征。大多数克隆囊胚的 ICM 细胞核的甲基化水平显著高于IVF 囊胚，这些异常可能是导致克隆胚胎移 植到代孕母体后发育时间不长就失败的原因。3），在核移植前对猕猴成纤维细 胞同步化处理的研究中发现，血清饥饿，细胞周期阻断剂DMSO（二甲基亚砜）、 roscovitine、aphidicolin 和indirubin 的处理都有显著的同步化效果，提高了G0+G1 期细胞的比例。经过BrdU 标记法证实了这几种处理方法抑制细胞增殖的效果，并且证实了这种周期阻滞作用是可逆的。用原位末端标记法（TUNEL）分析证 实，血清饥饿1 到4 天后细胞凋亡比例显著上升，在贴壁的细胞中约有6%发生 凋亡，而正常对照只有1%左右，而周期阻断剂处理没有增加细胞凋亡率，这提 示这些周期阻断剂可能是一种相对安全且有效的猕猴成纤维细胞处理方法。核移 植前对猕猴成纤维细胞进行处理，有助于优化体细胞核移植技术，也是改善体细 胞核在克隆胚中重编程效率的重要途径。